Торнадо трудно изучать экспериментально. Торнадо возникают часто, но предугадать место его возникновения невозможно. Получить торнадо в лаборатории пока не удалось. Поэтому вся доступная информация о физических условиях возникновения торнадо получена только благодаря наблюдению за ним в природных условиях. Благодаря радарным наблюдениям измеряется скорость вращения воздуха в торнадо. На основании данных ученые делают выводы о его внутреннем устройстве.
В центре торнадо находится область пониженного давления. Иногда перепад давления снаружи и внутри может превышать одну десятую атмосферы. Сам же торнадо представляет собой воздух, который под действием перепада давления пытается заполнить торнадо изнутри. Но он так сильно закручивается вокруг оси, что центробежная сила не подпускает его к центру. Знаменитая подъемная сила торнадо происходит из-за того, что вращающийся столб воздуха имеет вертикальную турбулентность. В торнадо образуется область с пониженной температурой и плотностью. Температура в нем может резко падать с 27 до 12 градусов Цельсия, а в центре смерча плотность воздуха может снизиться на 20%. Стоит отметить, что по структуре торнадо состоит из таких же вращающихся вокруг своей оси вихрей, каким является сам торнадо. А эти вихри состоят из еще более меньших вихрей. Удивительно!
Торнадо имеет электрическую природу. Верхняя часть вокруг его ока заряжена положительно, а нижняя, примыкающая к земле, отрицательно. Мощный восходящий поток торнадо свободно поднимает предметами в сотни тонн. Иногда можно наблюдать огромные электрические вспышки у самого основания вихря. Они могут вызываться короткими замыканиями высоковольтного внешнего и внутреннего вихрей торнадо, засосавшего внутрь себя токопроводящие предметы. Нисходящий и восходящий потоки находятся рядом и вращаются относительно друг друга с огромной скоростью – то есть в противоположных направлениях. В некотором смысле слова они «трутся» друг о друга. Поэтому в торнадо присутствует электростатика.
Своего рода торнадо – это высоковольтная электрическая машина! Стоит отметить, что это явление природы появляется только при наличии положительно заряженного грозового облака. Сам процесс торнадо зарождается при движении ветра и одновременно холодной массы воздуха от положительно заряженных грозовых облаков к земле. При этом тёплый воздух по периферии будущего вихря поднимается вверх. В торнадо внутренние и внешние вихри вращаются в противоположных направлениях.
Видео на английском языке, включите субтитры.
